低碳概念下的建筑設計應對策略

王 琳，于 謙

（1.青島市建筑設計研究院集團股份有限公司，山東 青島 266100；2.青島騰遠設計事務所有限公司，山東 青島 266100）

0 引言

隨著低碳與建筑設計概念的不斷融合，建筑行業獲得了創新的、可持續的發展方向。在低碳理念下的建筑設計不僅可以有效節約能源、保護環境，還可以低碳建設為亮點，促進建筑行業的效益提升。由此可見，低碳建筑與低碳經濟也有著一定的關系，通過低碳設計理念與建筑工程的結合，體現設計環節的關鍵意義，才能為未來建筑發展提供新的發展方向，促進低碳城市的建設。

1 低碳概念下的建筑設計研究概念與意義

1.1 低碳建筑設計概念

低碳建筑設計是指在確保建筑質量與建筑功能的特殊情況下，通過優化建筑設計方案、運用環保材料、充分考慮到資源節約、環境保護等方面來控制建筑項目在施工及運行階段的能耗與污染。因此低碳建筑涉及所涵蓋的內容較為廣泛，除了生態問題外還包括節約資金、土地及能源。一般來說，低碳建筑設計理念需要把傳統和經驗性的建設方案與先進科學技術相結合，從而實現綠色環保的建筑成果。此外，低碳建筑設計理念還可以充分突出綠色、低碳、環保和科技的特點，合理拓展原有建筑空間，注重先進的技術手段。從而達到節約建設用地、節約建筑用水、節約建筑材料的最終目標。

1.2 低碳概念下的建筑設計研究意義

建筑設計與規劃與城市形象、土地規劃、發展方向均有著密切的關系。因此，有必要加強低碳與建筑產業規劃、能源利用、環境保護等的相關性。構建低碳建筑設計的相關理論基礎，并進行實證分析，以選擇最適合未來城市建筑發展的路徑。從而塑造一個理想的、可持續的低碳建筑模式提供了思路。有效推進低碳建筑設計體系化的發展，構建完善的設計規范，并且與傳統的建筑體系相結合，才能體現低碳建筑設計的作用，這也是近年來低碳建筑發展的基本環節[1]。

2 低碳概念下建筑設計基本原則

2.1 綠色環保原則

綠色建筑設計是基于現代社會乃至全球對建筑產業提出新要求，是對傳統建筑設計的改進。低碳建筑設計不僅可以有效改善了室內空氣質量，而且可以在一定程度上減少建筑對環境生態產生的影響。因此，通過低碳設計達到創造良好的環境是建筑設計的首要任務。例如，在當前的住宅設計中，要考慮良好的通風和照明。目前，大多數低碳建筑設計通過利用新型環保材料才降低能耗以及污染情況，同時，施工單位還將分析用戶的實際需求，選擇合適的朝向與孔家，實現更理想建筑空間感的展現。一些環保節能建筑也將使用吸聲材料，讓用戶擁有更安靜的室內環境。

2.2 堅持節能低耗原則

在低碳建筑設計理念下，建筑設計的目標應該是創造一個可持續的生態環境，提高用戶的生活質量和健康高效的需求。因此，在建筑設計環節需要在綠色材料、資源循環、設備降能降耗方面入手，合理選擇建筑材料，根據建筑空間組合的特點，選擇合理的結構和施工方案，使建筑堅固耐用且便于施工以促進低碳建筑的實現。然而與此同時要確保建筑的功能性與舒適度，這就要求低碳建筑設計與環境綠化、經濟和社會的協調發展。不僅要衡量建筑建設的成本，還要關注其是否符合可持續發展策略。例如我國一些大型體育場館的設計和施工不僅減少了建筑用鋼量，而且降低了建筑能耗。但由于采用了鋼框架空間結構和屋面整體吊裝施工方法，工期也縮短了，這也是低碳建筑設計的一種手段[2]。

2.3 功能性原則

建筑設計的最終目的是為用戶提供高質量的生活環境，高質量的建筑功能對評價現代人的生活水平和追求起著重要作用。因此在低碳建筑設計在考慮環境保護的同時還需要充分遵守功能性原則，確保建筑自身所需的各項功能可以正常運行，通過建筑設計達到結構的通風、隔熱和通風功能，而不是依賴于后期的裝飾裝修以及現代家電來實現采光與通風。

2.4 經濟性原則

低碳建筑設計是一項復雜煩瑣的流程需要大量的人力、物力和財力。例如：運用低碳環保建材導致施工成本提升、建筑物之間間隔加大導致土地成本上升等問題。因此，在建筑設計中，我們應該因地制宜，使用當地的材料，盡可能地節省人力、建筑材料和資金。建筑設計要周密規劃和計算，注意建筑設計的客觀經濟規律、經濟效益、使用要求和技術措施。并與相應的工程造價和施工標準相統一。除此之外，建筑設計應充分考慮周邊設置，利用空地規劃綠化、娛樂等配套設施，確保資源節約。

3 低碳建筑設計研究

3.1 宏觀方面低碳建筑設計研究

3.1.1 建筑整體布局設計

從宏觀方面來看建筑的整體布局十分重要，通過對建筑布局規劃，實現各種資源的充分利用，從而有效控制環境因素，特別是確保建筑物在使用運行過程中的照明情況，優化照明條件，減少消耗其他能源。在建筑設計過程中，要進一步優化功能區劃分，確保周邊資源的有效利用和開發，確保建筑設計更加舒適健康。這就需要在建筑設計過程中結合能耗和成本進行科學合理的判斷，尤其是對當地風向、溫度、經緯度的清楚了解。這將有助于引導建筑向更有利的能源利用條件發展。此外，通過建設用地規劃，部分綠化樹木及周邊建筑可用于生態建筑設計。建筑布局與未來的照明和通風有關。因此，為了更科學合理地進行功能區劃，應確保盡可能適應當地地形條件，充分利用自然能源。例如，在建筑設計中，應盡量減少砍伐周圍樹木，以確保周圍環境不受破壞，使建筑設計更加綠色[3]。

3.1.2 墻體布局設計

墻體是建筑設計中必不可少的部分，要是組成建筑物的關鍵部分。建筑設計中可以利用墻體保溫實現低碳節能的目的。墻體節能主要是在墻體中添加或填充高效保溫材料，提高墻體的耐熱性與耐寒性。現階段復合墻體的運用十分廣泛，一般做法是使用磚混凝土或鋼筋混凝土作為承重墻，并將其與隔熱材料結合。一些單材料墻也可以降低能耗。墻體改造促進了新型墻體材料的發展，各種節能墻體應運而生。外墻外保溫材料是一種復合保溫材料，與單一墻體材料相比，其結構特點是合理的，絕緣系數高，能充分發揮絕緣材料的作用。在滿足承載要求的前提下，磚墻厚度可適當減少。墻體分為承重段和防護段，中間具有一定的間隙，填充有松散或塊狀的無機絕緣材料，如礦渣、膨脹珍珠巖或未填充材料作為空氣層。該結構具有良好的熱穩定性，需要注意的是，外部絕緣要預防氧化、腐蝕和霜凍的情況。

3.1.3 建筑門窗設計

合理安排門窗的數量和比例，不僅可以使人們的生活更加舒適，而且可以實現良好的通風效果達到低碳環保的目的。因此，在低碳建筑設計中應對門窗建設加以重視：首先，窗地比例要科學。大窗戶可以增加采光面積，然而建設成本與保溫效果會受到很大影響，因此在窗戶設計時不應盲目追求片面的利益與效果。應根據建筑位置、方向選擇合理的窗地比，確保通風照明的低碳效果，同時注意確保門窗密封，避免使用時漏氣散熱，可以利用優質的門窗材料和門窗框提升密閉效果。其次，對于面向陽光的門窗，應在設計中添加適當的遮陽構件，如屋檐和遮陽篷。它不僅能在一定程度上減少陽光直射，保證適宜的室內環境，還能減少門窗的雨水侵蝕，防止腐蝕和老化。

該線程是衍生的會話線程，其內封裝了客戶端IP、端口號、Client發送的數據包等大量信息。同樣，為提高性能，系統在啟動時一次性生成一定數量的數據訪問對象(ADO)，并放入對象池中。當程序需要一個新的對象時，如果對象池中有空閑對象，則立即返回，否則才創建新的該類對象。當一個對象不再被使用時，應該將其放回對象池，以便程序后來使用。并提供了一組方法用于與客戶端通信，其原型形如：

3.2 微觀方面低碳建筑設計研究

3.2.1 電氣系統設計

電氣系統主要包括兩方面：①照明系統。②暖通空調系統，這兩方面也是建筑耗能的關鍵部分。在照明方面，首先，鑒于傳統光源具有使用壽命短、啟動時間長、功率因數低等缺點，照明系統的設計應持續引進新型照明設備，在電力系統照明設計中，電磁感應燈、LED燈等新型光源可以有效地實現電力系統的低碳環保；其次改變光源控制方式，照明設計采用時間控制、燈光控制、聲音控制等自動控制技術。這些技術已經得到了很好的應用，電力系統的節能設計還有很多工作要做。最后，利用太陽能，提高建筑設計中太陽能資源的利用率是建筑設計實現節能環保的重要措施。通過設計建筑物的朝向增加太陽能的利用或者利用反光板提升建筑物內部的照明，以獲得自然采光，減少使用電力照明設備。

在暖通空調方面，建筑設計要實現室內外的空氣循環，提升空氣新鮮度。然而建筑技術的不斷提升與結構逐漸的復雜化致使建筑空間越來越封閉。為了保證建筑內部的空氣流通，室內新風進氣系統已成為建筑不可缺少的一部分。先進的新風系統可以將廢氣的熱量與新風進行交換，降低新風處理的能耗；目前，大多數建筑采用地面送風和屋頂排煙系統來形成室內空氣循環。

3.2.2 水循環系統

水資源節約對低碳建筑設計具有重要意義。因此，在低碳概念下的建筑設計，必須堅持節水設計的理念，充分利用水資源。對建筑用水系統中設置有效的環境保護處理和地下水回用，以有效減少水資源的浪費。同時，施工現場和生活區應設計節水系統和工具，嚴格按照節水方案用水，避免浪費，大大提高水資源利用率。簡而言之，在設計綠色建筑時必須考慮水循環與水環保兩方面。施工人員必須遵守保護水資源的原則，在施工過程中科學合理地利用水資源。

3.3 主觀方面低碳建筑設計研究

隨著低碳建筑概念的廣泛推廣，環保節能建筑已經成為未來建筑產業的發展目標和發展動力。在綠色理念不斷深化“碳高峰、碳中和”的國家戰略目標背景下，自然、環保、健康將成為建筑的新趨勢。現階段低碳建筑設計和新材料的生產取得了長足的進步，低碳環保建材的利用是低碳建筑實現的關鍵步驟。這對低碳建筑和新材料提出了更高的要求，具有更高的性能、更高的互聯互通性和協作性。設計中可以通過主觀上選擇環保節能建材可以減少建筑污染和建筑放射。除此以外，計劃性回收剩余材料可以減少固體廢物的積累，減少能源消耗，節約自然資源[4]。

4 低碳概念下建筑設計的發展方向

4.1 改善能源利用模式

4.2 智能化發展

隨著科技的不斷進步，智能化發展已經貫穿到各個領域，智能建筑也是未來發展的重要趨勢，通過建筑設計實現智能建筑系統，首先，在結構節能環節，智能調節可以優化保溫效果；其次，在節能方面，需要調整功率因數，提高供電質量，照明系統采用可調傳感器和照明設備，優化照明開關系統實現合理地啟停，采用群控技術合理調整提升系統；最后，提升系統采用熱泵技術，包括太陽能熱泵、地源熱泵、水源熱泵設備的運用，在能源利用的全過程中通過智能技術對建筑設備監控系統進行調整和優化，如圖1 所示。

圖1 建筑智能系統設計

5 結語

現階段，由于經濟成本、技術方法與各種主觀因素的影響，低碳建筑設計理念仍處于實踐探索過程。隨著低碳建筑設計標準的出臺，已經越來越多的企業自覺地在低碳理念下實施建筑設計戰略。在建筑設計階段，從整體規劃到細節設計都需要把低碳環保融入其中，以此來推動整個建筑行業的發展和進步。